油气田非金属管道失效预测及防控技术研究进展

油气田金属管道腐蚀穿孔风险日趋严重,管道泄漏事故时有发生,玻璃钢管、钢骨架增强聚乙烯复合管、柔性复合管等非金属管道以其良好的耐蚀性和适用性在油气田开发生产系统中逐渐受到青睐。然而,由于管道在长期服役过程中遭受内外压载荷、介质腐蚀等老化作用,随之而来的诸如基体开裂、管体脆断、纤维/基体界面脱黏、层间分离等各种失效问题亟待解决。基于此现状,文章综述了油气田常用非金属管道特点、应用、失效原因,以及非金属管道探测定位、无损检测技术、风险评估和寿命预测方法,针对非金属管道损伤失效的预防在管道制造、施工、运行、应用、维修及关键技术等方面提出了相关建议,并对非金属管道失效预防技术攻关方面进行展望,为非金属油气管道失效预测方法及其防控技术的相关研究提供有效支撑。

埋地非金属管道探测技术适应性分析

非金属管道以其耐腐蚀、防结垢、使用寿命长等特点,已部分取代金属管道,有效缓解了因油田地面系统的腐蚀问题带来的管道腐蚀问题。但由于非金属管线普遍具有绝缘性,已建非金属管道探测技术不成熟,油田大部分已建非金属管道处于看不见、找不到的状态,在施工建设中极易被破坏,给油田管道运行管理带来极大不便。介绍了多种非金属管线探测方法,并对各类方法的探测原理和特性进行阐述,结合油田非金属管道特点,分析现有非金属管线探测方法对油田非金属管道的适应性。

非金属管道的微波无损检测技术综述

非金属(如玻璃钢、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等)管道因具有成本低、耐腐蚀性能强等优点,近年来在石油、化工、排水、核电、燃气输送等领域逐渐代替了金属管道。但是其在制造和使用过程中会不可避免地出现缺陷和损伤,因此及时有效地检测材料结构显得至关重要。与其他常规管道检测技术相比,微波技术具有无损、不需要耦合剂、低功耗、非接触、易于操作、无电离辐射等优势,可用于评估结构缺陷、损伤、材料电磁性能等,在评估管道结构完整性方面效果良好。介绍了微波检测技术的发展历程,总结了典型检测方法及应用,特别是近10年来在非金属管道缺陷检测方面的研究进展,最后,分析了现有微波检测非金属管道存在的问题,探讨了未来非金属管道检测技术的发展趋势。

埋地非金属管道雷达探测成像定位方法研究

非金属管道在地下管网建设中得到广泛应用。探地雷达法作为地下公共设施主要检测方法之一,常被用于地下非金属管线探测中。由于探测过程中存在非金属管道回波信号微弱、地下结构复杂、波速难以精确估算等问题,使雷达探测成像及定位成为难题。针对上述问题,研究了适用于埋地非金属管道的波速估算和回波信号处理方法,提出了空间频域插值成像和二值化定位算法;通过数值仿真验证了所述成像定位方法的可行性,并进行了0.400、0.600和1.100 m埋深的非金属管道现场测试。实验结果表明,所提方法能够有效消除双曲线效应,探测区域的成像定位误差分别为0.006、0.006和0.012 m,满足埋地非金属管道定位需求。研究成果可为埋地非金属管道成像及定位提供技术支持,有益于提高探地雷达对地下非金属管线的探测精度。

地下金属与非金属管道正演模拟与应用研究

目前,应用管线探测仪进行地下金属材质管道的探测效果较好,但在非金属材质管道探测上往往“失效”。探地雷达(GPR)利用金属管道、非金属管道和土体之间存在明显的电性差异为前提进行无损探测,达到快速、准确定位管道位置和区分管道材质的效果。为进一步了解GPR剖面的管道特征图谱,依托GprMax和Matlab软件平台,通过时域有限差分方法对地下不同材质、不同埋深和不同填充物的管道进行正演模拟,获得不同参数下的管道信号波组形态、能量特征和相位特征,为实际管道探测的客观判定和科学解译提供理论基础。经工程实践证明采用多参数特征来综合判定管道属性的可行性和有效性。

基于Kent法的非金属管道风险评价方法

风险评价是管道完整性管理的重要内容和基础,随着油气田集输管道完整性管理不断推进和发展,非金属管道无成熟风险评价方法的问题逐渐突出。基于非金属管道失效风险因素的分析和某油田非金属管道失效统计结果,建立了基于Kent法的非金属管道半定量风险评价方法。失效可能性评价指标包括第三方损坏、运行环境、设计与施工制造、误操作和水文地质灾害等5个方面49项评价指标;失效后果指标包括介质短期危害、介质最大泄漏量、介质扩散性、影响对象、社会影响和供应中断对下游用户影响等6个方面12项具体评价指标。使用专家打分法优化设置了失效可能性指标权重系数和评价指标分数,为油气田非金属集输管道风险评价的实施奠定基础。

非金属管道电阻率成像效果数值模拟研究

非金属管道被广泛用于城市地下管线中,是城市基础设施的重要组成部分,但非金属管道具有非导电导磁和绝缘性,在管线探测中是一个难题。本文采用数值模拟方法,对不同间距、不同直径、不同埋深的非金属管道的电阻率成像特点进行数值模拟研究。结果表明:当两根非金属管道横向排列间距较大时,电阻率成像能够清晰分辨两管道位置,但随着管道间距变小,电阻率成像难以对两根管道进行区分。两根较粗管道,对应两管道位置出现高阻异常区,两高阻异常区相连通,在两管道中间下方出现下凸的高阻异常,对应两管道的中间位置。当两管道纵向排列时,上下两根管道形成一个异常区,电阻率成像难以在垂向上区分两根管道。

煤矿用非金属管道系统标准体系现状研究及建设规划

本文重点介绍了我国煤矿井下非金属管道系统标准的历史演变过程以及当前的状况,结合我国煤矿井下管道实际使用中遇到的瓶颈及技术壁垒,归纳、分析目前标准中存在的主要问题,如标准体系不完善、标准过时、标准内容缺失、标准层次模糊等,以期为未来的标准体系建设提供有效的指导和建议,为煤矿管道系统的安全使用提供支撑和服务。

非金属管道在陆地油气田防腐中的应用探讨

近年来陆地油气田开发已经进入高含水期,产出水矿化度急剧升高,同时伴有大量的腐蚀性物质存在,导致金属管道腐蚀越来越严重,腐蚀速率明显上升,腐蚀穿孔频繁,金属管道运营成本和运行风险显著提高。通过调查研究,采用非金属管材防腐蚀效果好,介质输送阻力小,对减缓钢质管道腐蚀、节省地面投资、降低维护成本等发挥了重要的作用。

非金属管道在塔里木油田集油系统的应用

为了解决塔里木油田塔北地区金属集油管道腐蚀穿孔问题 ,采用三种非金属管材替换原金属集油管道 ,总长度达到 1 0km以上。介绍了三种非金属管材的性能、特点和在塔里木油田集油系统的应用情况 。

非金属管道损伤的非线性超声导波延时检测定位方法

由于超声导波难以准确检测非金属管道的早期损伤,本文提出了一种非线性超声导波延时方法对非金属管道结构损伤进行测试和定位。基于非线性超声调制机理分析了非金属管道损伤状态,使用同侧非线性超声的混频信号激励方式并根据超声导波传播速度的差异产生激励信号延时,然后在管道损伤处实现混频信号的非线性调制。采用HHT(Hilbert-HuangTransformation)提取混频延时信号的瞬时特征量,并通过分析非线性分量延时分组进行损伤区域检测,实现了对非金属管道裂纹损伤的定位。PVC(Ployninylchloride)非金属管道实验显示,无损伤状态下延时信号分组的标准化基准值为0.518 8;单裂纹状态下延时信号分组标准值为0.593 7,损伤定位相对误差为3.277%;双裂纹损伤状态下的标准化瞬时平均幅值为0.580 1与0.607 3,损伤定位值绝对误差小于4mm。相对于利用小波包络分解的非线性延时定位检测法,实验得到的单裂纹损伤准确度提高了36.4%。结果表明该方法能够对非金属管道裂纹损伤准确定位,并能够检测早期多裂纹损伤。

非金属管道内堵塞的探地雷达识别与数值仿真

针对市政工程非金属给排水管道堵塞点定位工程问题,文章从探地雷达(ground penetrating radar,GPR)信号受迫响应频域角度识别管道内水位以实现对堵塞点定位。对于非金属管道,以PVC管为代表建立时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)正演模型,演示了电磁波在PVC管道内的受迫响应过程;分别使用矩阵束法和快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)法取得受迫响应频率,进一步由正演计算得出不同水位高度受迫响应频率曲线;由受迫响应频域识别的影响因素分析,得出识别误差受入射波带宽和填埋土层介电常数影响较大;设计了沙槽实验模型,获取不同水位的GPR实测数据;对实测数据进行分析,并应用FDTD正演模型进行拟合,拟合结果与实际相符合。

国外石油天然气行业非金属管道检测技术

为了解国外石油天然气非金属管道缺陷检测技术发展现状,在调研相关文献报告、企业信息、设备手册基础上,介绍国外先进非金属管道检测技术及其原理、优缺点、具体设备、应用范围和未来发展趋势。研究结果表明:先进的超声相控阵和低能辐射电磁波技术对非金属管道检测难点(如:分层和接头处等特殊位置检测)具有较好的检测能力;非金属管道检测技术正在向自动化、集成化和在线监测方向发展;塑料和纤维增强复合材料大量应用于给排水、船舶、航空航天、汽车和风电叶片行业,非金属管道检测可以借鉴该类领域相关技术。研究结果可为保障石油天然气非金属管道安全运行、拓展行业应用范围、降低管道全生命周期成本提供参考。

非金属管道的电磁波反射频率特性研究

探地雷达(ground penetrating radar,GPR)对非金属管道进行探测识别时,填埋在不同介质中的非金属管道雷达回波频率并不固定。为深入研究非金属管道的电磁波反射规律,文章建立了时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)正演模型,对不同埋深、不同填埋介质及不同入射波中心频率的情况进行正演计算,得出非金属管道在不同填埋介质中的探地雷达回波频率分布规律;进一步通过理论分析,得出回波频率中心变化的原因是由于管顶及管底电磁反射波相位发生了变化,并且不同中心频率的入射波会激发对应的回波频率。

油气田应用非金属管道技术研究

非金属管道具有优良的耐腐蚀性和较低的水力摩阻,近几年在油气田开发地面工程建设中得到了较大规模的应用,对减缓管道腐蚀、降低维护成本、节省地面建设工程投资发挥了重要作用。但是,非金属管道存在种类多,影响管材质量及性能的因素复杂,应用中存在着不规范、不合理等问题。在进行大量现场调查、典型管材测试试验、国内外相关标准系统分析及广泛研讨的基础上,制定了非金属管道的技术准入、工程设计、施工及验收等指导意见,规范了油气田应用时的使用界限和范围,明确了非金属管道在设计、施工中的具体要求。

非金属管道微小泄漏动力学数值模拟和试验对比

为了探索非金属输送管道泄漏规律,从数值模拟和试验两个角度,对液体PE管道发生泄漏前后管道内流体与泄漏口的流动状态进行了对比分析,为判定管道泄漏提供了依据。运用FLUENT软件针对PE液体管道泄漏,在不同孔径、不同压力下,构建管道泄漏模型分别进行仿真,分析不同泄漏情景下压力梯度的分布规律。同时在近似相同条件下进行PE管道两点泄漏模拟试验。结果显示:数值模拟与试验结果基本一致,泄漏孔处压力、流速均与管内初始压力成正相关;初始压力和孔径的增大,会导致管内压力下降速度上升,但最终会趋于稳定值。

大庆油田非金属管道应用技术现状及对策

自20世纪90年代初,大庆油田先后在水驱、聚驱及三元复合驱的注入管线,集输油、气管线及供给管线,应用了高压玻璃钢管、钢骨架塑料复合管、柔性复合高压输送管及塑料合金复合管四大类非金属管道。非金属管道虽在大庆油田应用已有十多年的历程,管道的材料性能和预制技术逐渐成熟,施工工艺水平不断提高,在质量检验、工程设计、施工验收及生产管理等方面积累了较为成熟的经验,并建立了相应的技术标准,但在实际应用中仍存在一些问题有待于进一步研究和改善。建议加强非金属管道的质量监督,及时建立和完善非金属管道应用技术标准,进一步完善非金属管道工程管理制度,建立非金属管道室内评价体系。

非金属管道在油田中的应用评价

萨北开发区从1996年开始应用非金属管道,先后在注水、污水、输气和聚合物母液等输送上应用了玻璃钢、玻璃钢内衬不锈钢复合管和钢骨架塑料复合管3种类型的非金属管道58.94km,其中玻璃钢管道3.9km,玻璃钢内衬不锈钢复合管42.95km,钢骨架塑料复合管12.09 km。本文主要介绍了以上3种类型非金属管道在油田上的实际应用情况以及优缺点,并对3种非金属管道在应用过程中不同特点进行了评价,为令后非金属管道应用提供技术依据。

油田埋地非金属管道完整性管理技术探讨

目前因缺乏有针对性的非金属管道完整性管理体系,导致油田埋地非金属管道泄漏现象频繁发生。通过系统分析非金属管道在完整性管理各个环节存在的缺失和不足,从管道数据收集、探测定位、风险预测、失效修复等方面提出了相应的解决措施,即强化新建管道的数据收集与完善,明确埋地非金属管道探测及定位技术,探索失效机理及风险预测技术,完善管道失效修复和预防性修复,攻关风险评价及完整性评价的核心技术。提出如下建议:把管道运行期的部分完整性管理工作转到建设期完成,规避由于关键技术缺失而造成的部分风险;针对金属管道与非金属管道的特性差异,建议进行系统的技术梳理工作,建立系统完善的非金属管道完整性管理方法;针对部分应用技术界限、适用范围的不清晰,建议开展相关技术的优选及界定工作,建立系统完善的管理程序及作业方法。

非金属管道输油过程中抗静电问题研究

非金属管道中冲流电流所造成的静电荷积聚会产生静电放电,对管道的腐蚀和安全产生影响;利用斯特恩模型介绍了界面层的电学现象、扩散层公式和空间电荷密度公式;介绍了非金属管道输油过程中非金属输油管道、输送油品和消静电器三个方面的抗静电控制措施。